Содержание к диссертации
Введение 6
1. Литературный обзор 9
-
Характеристика основных источников загрязнений 9 при производстве конденсаторов и их воздействие на окружающую среду
-
Существующие методы снижения антропогенного 10 воздействия на окружающую среду
-
Каталитическое сжигание 10
-
Селективное некаталитическое восстановление 11
-
Селективное каталитическое восстановление 12
-
Неселективное каталитическое восстановление 12
-
Абсорбция 14
-
Адсорбционный метод 15
-
Мембранный метод 15
-
Микробиологический метод 16
-
Методы термического и каталитического дожита 16
1.3. Высокопористые ячеистые материалы 18
-
Способы получения высокопористых ячеистых 18 материалов
-
Особенности структуры металлических ВПЯМ 19
-
Описание структуры и взаимодействия с газовым 23 потоком ВПЯМ
1.4. Конверсия газов и паров органических соединений 26
на ВПЯМ-катализаторах
-
Дожит оксида углерода на ВПЯМ-катализаторах 26
-
Дожиг паров органических соединений на блоках 29 ВПЯМ
-
Дожиг метана на ВПЯМ-катализаторах 31
-
Конверсия органических соединений на ВПЯМ- 31 катализаторах
-
ВПЯМ-катализаторы восстановления оксидов 33 азота в отходящих газах теплоэнергетики Системы очистки воздуха на основе ВПЯМ 3 5 Установки термокаталитического обезвреживания 35 газовых выбросов
Установки фотокаталитической очистки воздуха 38
Установки очистки и стерилизации воздуха с 39
использованием электрического разряда в воздухе
2. Постановка задачи, аппаратура, объекты 41
исследования и условия эксперимента
-
Постановка задачи и объекты исследования 41
-
Оборудование, приборы и методики измерений 41
-
Синтез катализатора 41
-
Установка термокаталитического обезвреживания 47 оксидов азота в среде аммиака
-
Устройство каталитической очистки воздуха УК-ОВ 51
-
Пилотная установка дожита паров уксусной кислоты 56
-
Установка фотокаталитической очистки газовых 58 выбросов
-
Плазмокаталитическая установка очистки и 60 стерилизации воздуха
-
Анализатор IMR 3000 65
-
Газоанализатор КОЛИОН-1 67
-
Электронный просвечиваюнщй микроскоп 71
-
Анемометр «АП1М-1» 72
-
Аспиратор ПУ-4Э 72
-
Фотометр фотоэлектрический КФК-3 73
3. Обезвреживания токсичных соединений 74
с использованием каталитических методов
3.1. Обезвреживание озона 74
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 74 озона на каталитическом блоке
-
Результаты измерений 74
3.2. Обезвреживание паров уксусной кислоты 75
3.2Л. Методика проведения измерений при обезвреживании 75
паров уксусной кислоты плазмокаталитическим методом
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 75 паров уксусной кислоты термокаталитическим методом
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 76 паров уксусной кислоты фотокаталитическим методом
-
Результаты измерений 76
3.3. Обезвреживание паров стирола 78 -
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 78 паров стирола плазмокаталитическим методом
-
Результаты измерений 78
3.4. Обезвреживание паров ацетофенона 79
3.4.1. Методика проведения измерений при обезвреживании 79
паров ацетофенона плазмокаталитическим методом
Результаты измерений 80
Обезвреживание паров камфоры 81
Методика проведения измерений при обезвреживании 81
паров камфоры плазмокаталитическим методом
Результаты измерений 82
Обезвреживание паров смеси камфоры и спирта 82
Методика проведения измерений при обезвреживании 82
паров смеси камфоры и спирта плазмокаталитическим
методом
Результаты измерений 83
Обезвреживание паров ксилола 84
Методика проведения измерений при обезвреживании 84
паров ксилола плазмокаталитическим методом
Результаты измерений 84
Обезвреживание паров ацетона 85
Методика проведения измерений при обезвреживании 85
паров ацетона плазмокаталитическим методом
Результаты измерений 86
Обезвреживание паров толуола 87
Методика проведения измерений при обезвреживании 87
паров толуола плазмокаталитическим методом
Методика проведения измерений при обезвреживании 87
паров толуола термокаталитическим методом
Методика проведения измерений при обезвреживании 88
паров толуола фотокаталитическим методом
Результаты измерений 88
Обезвреживание паров у-бутиролактона 92
Методика проведения измерений при обезвреживании 92
паров у-бутиролактона плазмокаталитическим методом
Методика проведения измерений при обезвреживании 92
паров у-бутиролактона термокаталитическим методом
Методика проведения измерений при обезвреживании 93
паров у-бутиролактона фотокаталитическим методом
Результаты измерений 93
Обезвреживание паров диметилформамида 95
Методика проведения измерений при обезвреживании 95
паров диметилформамида плазмокаталитическим методом
3.11.2. Методика проведения измерений при обезвреживании 96
паров диметилформамида термокаталитическим методом
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 96 паров диметилформамида фотокаталитическим методом
-
Результаты измерений 97
3.12. Обезвреживание паров N-метилпирролидона 98
3.12.1. Методика проведения измерений при обезвреживании 98
паров N-метилпирролидона плазмокаталитическим
методом
3 Л 2.2. Методика проведения измерений при обезвреживании 99
паров N-метилпирролидона термокаталитическим
методом
3 Л 2.3. Методика проведения измерений при обезвреживании 99
паров N-метилпирролидона фотокаталитическим
методом
3.12.4. Результаты измерений 100
3.13. Обезвреживание паров электролита П-8 101
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 101 паров электролита П-8 плазмокаталитическим методом
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 102 паров электролита П-8 термокаталитическим
методом
3.13.3. Методика проведения измерений при обезвреживании 102
паров электролита П-8 фотокаталитическим
методом
3.13.4. Результаты измерений 103
3.14. Обезвреживание выбросов от оксидов азота 104
-
Методика проведения измерений при обезвреживании 104 оксидов азота термокаталитическим методом
-
Результаты измерений 105
4. Эколого-экономический эффект, полученный 107
при минимизации воздействия выбросов на окружающую среду
Выводы 114
Список использованной литературы 115
Приложения 122
Введение к работе
Актуальность темы: Производство электронных компонентов является источником загрязнения окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха. В атмосферу выбрасываются загрязнители, основными из которых являются оксиды азота, озон, органические соединения и др. Меры по поддержанию окружающей среды в надлежащем виде явно не успевают за скоростью ее загрязнения [1—18].
Существуют различные методы снижения выбросов загрязняющих веществ. Для обезвреживания газовых выбросов в настоящее время применяют следующие методы: адсорбционный, мембранный, микробиологический, окислительный (термический и каталитический). Использование метода сорбционной очистки показало ряд недостатков: энергоемкость, низкая степень очистки, большие габариты установок и др. Специфика газовых выбросов производства электронных компонентов (разовые выбросы) такова, что позволяет использовать современные каталитические технологии. Технологические аспекты защиты воздушного бассейна от загрязняющих веществ предусматривают: применение для различных производств новых способов, агрегатов и систем воздухоочистки, в которых используются последние достижения науки и техники; модернизацию малоэффективных технологических установок; создание высокоэффективных систем удаления твердых, газообразных, аэрозольных и жидких вредных примесей из воздушных выбросов промьшшенных предприятий; унификацию и стандартизацию современного воздухоочистительного оборудования; замену малоэффективных и неэкономичных общеобменных систем на малогабаритные гибкие системы и
Диссертационная работа посвящена проблемам обоснования и использования методов минимизации нагрузки на окружающую природную среду при производстве электронных компонентов. В данной работе разработан комплекс мер по снижению существовавших выбросов в атмосферу, многократно превьппающих ПДВ. Поэтому особенно важна разработка технологий для локализации, минимизации и ликвидации негативных техногенных воздействий на воздушную среду.
Работа базируется на исследованиях технологий очистки газовых выбросов объектов-загрязнителей окружающей природной среды при производстве конденсаторов, проведенных на ОАО «Элеконд» г. Сарапул.
Цель и задачи исследований. Оценка воздействия на атмосферный воздух выбросов предприятия. Выбор и исследование методов очистки выбросов при производстве конденсаторов, а также их внедрение для минимизации негативного воздействия производства на атмосферный воздух.
В соответствии с поставленной целью были решены основные задачи: о оценено воздействие на атмосферный воздух выбросов от производства электронных компонентов. Установлено, что компонентами выбросов являются оксиды азота, толуол, ацетофенон, уксусная кислота, гамма-бутиролактон, диметилформамид. Превышение ПДВ по этим загрязнителям в 500, 2, 20, 20, 7, 3 раз, соответственно. о обоснован выбор и разработан метод получения низкотемпературного катализатора на основе пеноникелевых блоков. Катализатор испытан как в лабораторных, так и промыпшенных условиях; о для проведения процесса обезвреживания выбросов разработан каталитический реактор со спиральным противоточным теплообменником-рекуператором; разработаны фото- и плазмокаталитические устройства очистки газовых выбросов; о проведена оценка эффективности обезвреживания токсичных соединений с использованием фотокаталитических, термокаталитических и плазмокаталитических методов; о проведена минимизация воздействия на атмосферный воздух выбросов от технологического оборудования. Проведен расчет предотвращенного экологического ущерба. Объект исследования: действующее производство по выпуску конденсаторов ОАО «Элеконд». В качестве способов выбраны термо-, фото-и плазокаталитические процессы очистки газовых выбросов от следующих токсичных компонентов: оксиды азота, озон, камфора, ацетон, стирол, ксилол, толуол, ацетофенон, гамма-бутиролактон, уксусная кислота, электролит П-8, диметилформамид, N-метилпирролидон.
Методы исследования: аналитические методы физико-химического анализа, электронная микроскопия, метод статистической обработки экспериментальных данных. Научная новизна.
Предложен комплексный метод минимизации выбросов с использованием суммарного эффекта фото-, плазмо- и термокаталитических реакций.
Разработан метод получения низкотемпературного катализатора на основе пеноникелевых блоков с перовскитным каталитическим слоем, не содержащий платиновые металлы.
Установлены закономерности протекания реакции окисления токсикантов в присутствии озона в зависимости от температуры-катализатора, концентрации озона, интенсивности УФ-излучения, скорости газового потока.
Разработаны способы использования каталитических методов на основе пеноникелевых блоков с каталитическим слоем для обезвреживания оксидов азота, N-метилпирролидона, стирола, камфоры, ксилола, ацетона, гамма-бутиролактона, диметилформамида, оксидов азота, электролита П-8, ацетофенона, уксусной кислоты с эффективностью не ниже 90 %.
Практическая значимость работы.
Разработаны методы получения пеноникелевых катализаторов для обезвреживания газовых выбросов термо-, фото- и плазмокаталитическим методами. Разработаны технические условия «Катализаторы разложения озона и органических соединений». Создан промышленный каталитический реактор, практическая значимость которого подтверждена свидетельством на изобретение RU2264852(C1). Установки каталитического обезвреживания выбросов от оксидов азота и ацетофенона внедрены на ОАО «Элеконд». Разработаны технические условия на каталитические блоки на основе пеноникеля. Использование установок-обезвреживания выбросов позволило провести сертификацию системы по экологическим требованиям в соответствии с ИСО 14001-98. Предотвращенный ущерб окружающей среде при использовании установок обезвреживания за 2008 г. составил 1689,3 тысяч рублей.
Основные положения, выносимые на защиту.
Оценка воздействия на атмосферный воздух токсичных соединений оксидов азота и летучих органических соединений (N-метилпирролидон, уксусная кислота, стирол, ацетофенон, ксилол, ацетон, толуол, гамма-бутиролактон, диметилформамид и др.), содержащихся в выбросах предприятий радиоэлектронной промышленности.
Разработка метода получения низкотемпературного катализатора на основе пеноникелевых блоков с перовскитным каталитическим слоем для создания реактора обезвреживания выбросов.
Разработка каталитического реактора с использованием блоков на основе пеноникеля для проведения каталитических процессов обезвреживания токсикантов.
Доказано, что эффективность суммарного фото-, плазмо- и термокаталитического процессов обезвреживания газовых выбросов составляет более 90 %.
Установки каталитического обезвреживания токсичных веществ в выбросах используются в ОАО «Элеконд». Применение указанных установок позволило минимизировать воздействие производства конденсаторов на атмосферный воздух.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции «Новейшие достижения в области импортозамещения в химической промышленности и производстве строительных материалов», г. Минск., 2009 г.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 8 публикациях, в том числе 2 работы в изданиях, рекомендованных ВАК и патент на изобретение.
